Effects of manganese and carbon on the HAZ microstructural evolution in 500㎫ grade titanium oxide steels were investigated. Microstructural evolution primarily depends on supercooling. When cooled at 3$^{\circ}C$/s in 0.15%C-1.5%Mn steel, grain boundary and Widmanst tten ferrite formed at 640 and 62$0^{\circ}C$, respectively, followed by competitive formation of acicular ferrite and upper bainite inside of grain at 58$0^{\circ}C$. With an increase of manganese, degree of supercooling increased while critical cooling rate for the formation of gain boundary ferrite decreased. Consequently, the amount of acicular ferrite in HAZ was decreased in 2.0%Mn after initial increase in 1.0 and 1.5%Mn. Therefore, optimum supercooling should be maintained to accelerate acicular ferrite formation in titanium oxide steels. Low carbon steel, 0.11%C-1.5%Mn, showed larger amount of acicular ferrite than higher carbon steel because of effectiveness of diffusionless transformation in low carbon steel.
In this study, the effect of mechanical polishing of carbon steel on the tribological properties of manganese phosphate coating on carbon steel has investigated. The microstructure, surface morphology and chemical composition were analyzed by SEM, EDS, and XRD. The surface roughness test was carried out in order to calculate Rvk value by 3D laser microscopy. Also, the tribology property of manganese phosphate coating was tested by ball-on disk. In the results of EDS analysis, coating layer consists of elements such in Mn, P, Fe, and O. XRD showed that (Mn,Fe)5H2(PO4)4·4H2O in manganese phosphate coating layer was formed by the chemical reaction between manganese phosphate and elements in carbon steel. As the mechanical polishing degree increased, the friction coefficient was reduced. The rougher the mechanical polishing degree, the better corrosion resistance was obtained.
The present study tackles the metallurgical subjects involving the thin slab-direct hot rolling process, i.e. mini-mill process. In order to clarify the effect of chemical composition of steel and MnS precipitation behaviors on the development of edge cracking during hot rolling, the content of manganese and sulfur in low carbon steel was varied and the isothermal treatment prior to roughing was applied. Edge cracking during roughing in the hot-rolling process of mini-mill was effectively prevented by means of the isothermal treatment at 115$0^{\circ}C$ for 5 minutes in the 0.4% manganese steel containing sulfur lower than 0.013%. With the increase in manganese content in low carbon steel, coarser MnS developed. The edge cracking index which denotes the total length of edge crack per unit edge-length of rolled specimens was proposed in this paper. It was found that the edge cracking index linearly decreased with the increase in the ratio of MnS.
Huang, Zhiyong;Wang, Qingyuan;Wagner, Daniele;Bathias, Claude
Steel and Composite Structures
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제17권2호
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pp.185-198
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2014
Carbon-manganese steel A42 (French standards) is used in steam generator pipes of nuclear center and subject to low cycle fatigue (LCF) loads. In order to obtain the material LCF behavior, the tests are implemented in a hydraulic fatigue machine. The LCF plastic deformation and cyclic stress in macroscope have been influenced by the accumulated low cycle fatigue damage. The constitutive kinematic and isotropic hardening modeling is modified with coupling fatigue damage to describe the fatigue behavior. The improved model seems to be good agreement with the test results.
In this study, a microstructural investigation was conducted on the cracking phenonmenon occurring during hot rolling of Fe-23Mn high-manganese steels with different aluminium and carbon contents. Particular emphasis was placed on the phase stability of austenite and ferrite dependent on the chemical composition. An increase in the aluminum content promoted the formation of ferrite band structures which were easily deformed or cracked. In the steels containing high carbon contents of 0.4 wt.% or higher, on the other hand, the volume fraction and thickness of ferrite bands decreased and thus the cracking frequency was significantly reduced. Based on these findings, it is said that the microstructural evolution occurring during hot rolling of high-manganese steels with different aluminium and carbon contents plays an important role in the cracking phenomenon. To prevent the cracking, therefore, the formation of second phases such as ferrite should be minimized during the hot rolling by the appropriate control of the chemical composition and process parameters
The effect of chemical composition on the microstructural change and tensile property in TRIP-assisted steels with different chemical composition was investigated by using SEM, TEM, XRD and UTM. As a result of microscopic observation, the morphology of retained austenite could be identified as two types : a granular type in a steel containing higher sillicon and a film type in a steel having higher carbon. For the case of higher carbon-containing steel with a tensile strength of 860 MPa and a total elongation of 38%, film-typed retained austenite could be observed between lath bainitic ferrite. Actually, metastable retained austenite was a requisite for the good formability, which means that chemical composition plays a significant role in the microstructure and tensile property of TRIP-assisted steels. With respect to tensile property, the steels containing suitable silicon and manganese, respectively, showed a typical TRIP effect in stress-strain curve, while a steel containing higher manganese content exhibited the assimilar behavior shown in dual phase steel.
Effect of heat treatment on microstructure and mechanical properties of an Fe-6.5Mn-0.08C medium-manganese steel is investigated in this study. Three kinds of medium-manganese steel specimens are fabricated by varying heat treatments of intermediate quenching (IQ), step quenching (SQ), and intercritical annealing (IA). Hardness and tensile tests are performed to examine the correlation of microstructure and mechanical properties for the Fe-6.5Mn-0.08C medium-manganese steel specimens. The IQ and SQ specimens have microstructures of martensite matrix with ferrite, whereas IA specimen exhibits microstructure of acicular ferrite matrix with martensite. The tensile test results show that the SQ specimen with martensite matrix has the highest yield strength and the lowest elongation. On the other hand, the SQ specimen has the highest hardness due to the relatively lower reduction of carbon content in martensite during intercritical annealing. According to the fractography of tensile tested specimens, the SQ specimen exhibits a dimple and quasi-cleavage fracture appearance while the IQ and IA specimens have fully ductile fracture appearance with fine-sized dimples caused by microvoid coalescence at ferrite and martensite interface.
The present study aimed to develop the TRIP(transformation induced plasticity) aided high strength low carbon steel sheets using reverse transformation process. The cold-rolled 0.14C-6.5Mn steel was reverse-transformed by slow heating to intercritical temperature region and air cooling to room temperature. An excellant combination of tensile strength and elongation of $98.3kgf/mm^2$ and 44.4% appears. This combination comes from TRIP phenomena of retained austenite during deformation. The stability of retained austenite Is very Important for the good ductility and it depends on diffusion of carbon and manganese during reverse transformation. The air cooling after holding at intercritical temperature retards the formation of pearlite and provides the carbon enrichment in retained austenite, resulting the increase of elongation in cold-roiled TRIP steel.
To lower the annealing temperature and the deviation of the mechanical properties of bake hardening steels, high purity steels were investigated. The steels were characterized by treating at low recrystallization temperature. It was confirmed that the strengthening originated from the solid solution of carbon and the ferrite grain refinement by fine MnS precipitates as carbon and sulfur contents increased in high purity steels. However, it was observed that there was no more increase of strength in steels containing over 40 ppm of carbon. It was considered that the excess carbon formed either the carbon cluster or the low temperature unstable carbides which had the negligible effect on the strengthening because they were reported to be highly coherent with the matrix. The carbon cluster and unstable carbides could be transformed to the stable cementite during bake hardening treatment. MnS was not observed in the high purity steel containing 5 ppm S, resulting in very coarse recrystallized grains and good ductility. As sulfur content increased, the recrystallized grain size decreased due to the formation of the fine MnS precipitates.
Mechanical properties and microstructures of medium carbon high manganese steels were investigated in terms of alloying elements such as Mn, C contents, and heat treatment condition. Austenite volume fraction was increased with increasing Mn content, leading to hardness decrease in the range of Mn content of above 10% after quenching and tempering. Such results are also supported by microstructural analysis and X-ray diffraction in that the increase in mangaese content results in the increase in austenite fraction. Studies on tempering condition indicated that not only hardness and tensile strength but also charpy impact values were reduced as tempering temperature were raised in the range of $250^{\circ}C$ to $600^{\circ}C$. It was also observed that fracture mode was changed from dimple to intergranular fracture. Such results are thought to be due to very fine carbide precipitation or impurity segreagation at grain boundaries as tempering temperature goes up. Heat treatment of Fe-5Mn-2Si-1Al-0.4C can be optimized by austenitizing at $850^{\circ}C$, air cooling and tempering at $250^{\circ}C$, resulting in 1950 MPa in Tensile strength, 17% in elongation and 23.3 $J/cm^2$ in charpy impact energy with high work hardening characteristics.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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